钢箱叠合梁支架法安装施工技术

三公司曹妃甸项目 屈加林

摘 要：曹妃甸1#桥的主桥为独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥，主桥跨径为

钢梁的施工特点，制作、安装所采用的技术和工艺。

关键词： 钢箱叠合梁、焊接、技术与工艺

138m+138m介绍了该斜拉桥

1 概述

在钢箱梁斜拉桥中，钢箱梁的安装是施工中的关键部分。对钢箱梁结构，主梁安装 施工方法、顺序及

工艺与结构的受力密切相关，如何使钢箱梁的内力符合实际，并满足桥 梁的线形要求，是主梁安装施工必须认真对待的关键问题。

2 工程概况及特点

曹妃甸工业区 1＃桥是曹妃甸地区的标志性建筑， 也是曹妃甸工业区规划道路框架 “三 纵七横”中的重要组成部分。大桥采用独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥， 如图 1。主梁钢箱梁采用单箱三室截面，如图

跨径组合2 X 138米,

2。全桥共计 41 个梁段，南北对称布置，划

分为7种类型（A〜G）,每段钢梁由顶板、底板、内腹板、外腹板、内腹板间横隔板（简称 中横隔板）、内外腹板间横隔板（简称边横隔板）、钢锚梁等组成。标准梁段长7m，重106t。 最重梁段（G段）重125t，全桥主梁钢结构重约 4357t。

由于水陆运输条件受限制， 本桥钢箱梁采用两地的制造方式， 板单元在厂车间内加工， 经陆路运输至施工现场，在主梁支架上加工，场地完成成品钢梁节段的加工组焊及除锈涂 装，通过支架滑移至待安装位置，环焊完成后现场浇筑桥面板，当混凝土达到强度后张拉 预应力，并张拉斜拉索，初次张拉成桥索力的

80％。待全桥所有钢箱梁节段按上述方法安

装完毕后，进行第二次索力张拉，即张拉到成桥索力。之后拆除所有支架，此时钢箱梁将 因失去支架的支撑而再次产生一定的下挠， 此次下挠后所达到的线型便是设计的成桥线型。

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图1曹妃甸工业区1井桥立面图

图2曹妃甸工业区1#桥钢箱梁标准段直观图

3主梁支架及钢箱梁拼装胎架

钢箱梁的安装采用落地支架法。支架采用钢管桩基础，钢管立柱，型钢支架斜撑，型 钢滑移轨道的形式。支架形式为：顺桥向按钢梁阶段长度插打钢管桩，并将钢管桩用纵向、 横向分配梁连接形成钢性承台。钢管桩采用

630mm钢管，水下插打深度约为 28m，根据

14.1m顶

水深不同每个承台由 6根或8根钢管组成。承台上竖立人字架，形成主跨全范围

宽的支架，人字架立管采用 630mm钢管，横撑为 325mm钢管。人字架之间加设剪刀撑， 以增强支架稳定性。支架顶安装钢梁移轨道， 轨道坡度按主桥线形布置。 将靠近过渡墩70m

范围支架加宽至39m，采用型钢、钢板等形成钢梁加工平台（场地） 所用结合部位的焊接，要求焊缝长度、饱满度必须达到要求。加工平台上配

。整个支架制作过程中

20t板单元吊

运龙门。主梁支架必须有足够的承载力和刚度，确保在使用过程中生沉降和变形较小。

钢箱梁段整体组装工作在总拼装胎架上进行，胎架设在主梁支架上，南北两侧各设一 个胎架区，可同时加工五片钢梁。胎架纵向各点标高按设计给定的线形设计，横向考虑焊

接变形和重力的影响，设置适当的上拱度。在胎架外设置独立的基线、基点，以便随时对 胎架进行检测。此外胎架应满足运梁平车进出方便和安全的要求。每轮钢梁移除后，通过 移位器将钢箱梁移动至指定位置，并对胎架牙板进行修整。所有钢梁板单元先由

吊运至主梁支架上，而后再由龙门吊垂直起吊拼装就位。 造，所以在主塔处加设胎架，吊装工作由塔吊配合完成。

50t吊车

0#段与SB0-1#段钢梁在主塔处制

图3主梁支架示意图

图4胎架立面图

4 梁段制造

标准梁段划分成 36 块板单元，其中顶板单元 4 块，底板单元 13 块，外腹板单元 4 块， 内腹板单元 2 块，横隔板单元 12 块，锚箱单元 1 个。

板单元进场后在拼装装胎架上进行多梁段连续匹配组焊和预拼装。在梁段制造中，按

照底板T横隔板、腹板T钢锚箱T顶板的顺序，实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。 组装采用“正装法” ，以胎架为外胎，以横隔板为内胎，各板单元按纵、横基线就位，辅以 加固设施以确保精度和安全。在钢梁组焊过程中重点控制钢箱梁几何形状和尺寸精度、相 邻接口的精确匹配等。

焊接在组装 (除锈) 后 24 小时之内进行。 顶、 底板对接焊缝采用 CO2 气体保护焊打底， 埋弧自动

焊填充、盖面。其余焊缝采用 CO2 气体保护焊。

钢箱梁组焊完成后需进行防腐涂装。涂装工艺大概由净化处理、喷砂除锈、喷漆三个 部分组成。在涂装时钢箱梁不同位置采用不同的涂装技术。钢箱梁成桥后整个外表面最容 易修饰，所以钢箱梁外表面的涂装工艺最为复杂、要求最为严格。外表面共喷漆五道，无 机富锌底漆一道、环氧封闭漆一道、环氧云铁中间漆一道、脂肪族聚氨酯面漆两道。其中 正常无机富锌底漆的固化时间约 48 小时，经过现场试验，将固化时间减少至 30 小时。使 得单片钢箱涂装时间由 5 天减少至 3 天。从而减少了钢箱梁施工工期。

5 主梁安装的施工技术

5.1 SB0# 段与 SB0— 1#段钢梁安装

SBO锻钢箱，为F类型，位于塔梁交接处，采用两个对称的分离式箱形叠合梁，在主 塔两侧各一个。由于结构形式比较特殊，需在设计位置直接制作。因此在主塔横梁上架设 施工支架及胎架，准确放样牙板高程、精确控制梁段尺寸和轴线。制作完成后与主塔进行 固结。SB0-1#段钢梁介于塔柱与塔吊之间，移梁受限制，所以此段梁也在设计位置制作。 此两段梁环缝不需调节，待两段钢箱梁加工完成后，直接进行环缝焊接。

5.2 SB0 -2# (NB0-1#)至 18#梁段的安装

除SB0#段与SB0-1#段钢梁外，其他39段钢梁均在南北两岸总拼胎架制作。 钢梁制作 顺序为：SB0-2# （ NB0—1#）至18#梁段按顺序制作。然后依次向主塔方向移动进行拼装。 17#梁段为主桥的合龙段。

（1）钢箱梁顶升

用千斤顶将梁抬起，同时将移位器分别放在每个千斤顶同侧。并将顺桥向的移位器刚 性连接。在此过程中，应注意千斤顶的摆放位置及千斤顶与钢梁底板的接触面积。千斤顶 必须放在钢梁横隔板下面，且千斤顶与钢梁的接触面积应大于 升过程中底板产生局部变形。

U肋的面积。避免钢梁在顶

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图5移梁示意图 图6轨道梁纵断面

（2）钢箱梁移动

在轨道梁上用10t电动葫芦作为钢梁的牵引装置。钢箱梁移出胎架后，先进入涂装 车间进行防腐涂装。而后将钢箱梁移动就位。移动钢梁前，应检查前后移位器是否与轨 道平行，并将对轨道清理干净。梁段移动时，在轨道上标注刻度，观测两侧移位器的位 移是否相同，保证两侧移位器以相同速度移动。此外，还需对移梁轨道有无变形，支架

是否沉降等进行观测。图 5为移梁示意图，图6为轨道梁断面图。

（3）钢箱梁的定位

钢箱梁定位是整个钢梁安装中最关键的过程，直接影响到桥梁线性效果以及工程的 整体质量。梁段基本到位后，换掉移位器改用自制移镐调节，使得钢梁可以同时三维移 动。

在钢梁定位过程中，首先将梁段中心线定位准确，即钢梁中心线与桥梁设计中心线 重合，误差控制在 _5mm以内。而后调节钢梁的里程坐标，在此过程中还需兼顾对接环 缝间的尺寸，环缝间尺寸应控制在（

6一2） mm,局部最大宽度为 25mm。当二者之间不

能同时满足时，应以控制梁段环缝为主。最后调节梁段标高，钢梁与已经定位的钢梁对 接侧标高无需调节，只需将两个梁段底板对平，而自由段一侧标高应严格控制。

在调节钢箱梁标高时，为控制主梁线形应加入相应的预抛高。预抛高应包括三部分， 第一部分是由叠合梁的重力产生的支架沉降，第二部分是由叠合梁的重力产生的支架变 形，第三部分是支架拆除后主梁的下挠。梁段所处的位置不同，加入的预抛高高度也不 同。

（4）钢箱梁组装与焊接

钢梁调节完成后，及时与已经定位的钢梁进行组装。由于梁段边界刚度较小，可能 出现局部变形。局部可用千斤顶置顶方式进行调整。梁段焊接前必须保证两个底板不能 出现高差，以免出现应力过大。然后环缝间隙做细小调整，缝隙较小处可以进行适量切 害农保证焊缝为完全熔透焊。

环焊缝从钢箱梁中线向两侧对称施焊顶、底板、腹板焊缝。顶、底板打底焊焊完后， 用两台埋弧自动焊机对称焊接顶、底板盖面焊缝。焊缝应在焊接后

24h进行无损检验。本桥要求同时用射线、超声波、磁粉方法检验的焊缝。首先用超声波检验方法对这个焊 缝进行探伤，而后再用射线探伤的方法对“十字”缝（即四块板单元交接处）处进行检 验。如果超声波探伤已可准确认定焊缝存在裂纹，则应判定此处焊缝不合格。不合格处 用碳弧气剥割开后。重新焊接，再经

24h后进行检测。无损检测合格后，可进行嵌补段

焊接，嵌补段的形状和长度可根据两端钢梁对接情况，做以适当调整。梁段整体环焊完 成后进行复测，并将对梁段进行二次切割。此时梁段历程坐标误差应控制在

-3mm。

6主桥施工测量控制

（1 ）平面控制

主桥是斜拉桥的重要组成部分之一，为保证主桥与索塔之间的相对位置关系，主桥 的施工测量控制必须以索塔的施工测量为依据，以顺桥向索塔的中心线为钢梁的中心线 方向（桥轴线），横桥向塔柱中心线为主梁施工的里程起算线。为此，塔柱中心线在

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号段瓶装之前，都应做清晰、永久的标记。

能同时满足时，应以控制梁段环缝为主。最后调节梁段标高，钢梁与已经定位的钢梁对 接侧标高无需调节，只需将两个梁段底板对平，而自由段一侧标高应严格控制。

在调节钢箱梁标高时，为控制主梁线形应加入相应的预抛高。预抛高应包括三部分， 第一部分是由叠合梁的重力产生的支架沉降，第二部分是由叠合梁的重力产生的支架变 形，第三部分是支架拆除后主梁的下挠。梁段所处的位置不同，加入的预抛高高度也不 同。

（ 4）钢箱梁组装与焊接 钢梁调节完成后，及时与已经定位的钢梁进行组装。由于梁段边界刚度较小，可能 出现局部变形。局部可用千斤顶置顶方式进行调整。梁段焊接前必须保证两个底板不能 出现高差，以免出现应力过大。然后环缝间隙做细小调整，缝隙较小处可以进行适量切 割，保证焊缝为完全熔透焊。

环焊缝从钢箱梁中线向两侧对称施焊顶、底板、腹板焊缝。顶、底板打底焊焊完后， 用两台埋弧自动焊机对称焊接顶、底板盖面焊缝。焊缝应在焊接后 24h 进行无损检验。 本桥要求同时用射线、超声波、磁粉方法检验的焊缝。首先用超声波检验方法对这个焊 缝进行探伤，而后再用射线探伤的方法对“十字”缝（即四块板单元交接处）处进行检 验。如果超声波探伤已可准确认定焊缝存在裂纹，则应判定此处焊缝不合格。不合格处 用碳弧气剥割开后。重新焊接，再经 24h 后进行检测。无损检测合格后，可进行嵌补段 焊接，嵌补段的形状和长度可根据两端钢梁对接情况，做以适当调整。梁段整体环焊完 成后进行复测，并将对梁段进行二次切割。此时梁段历程坐标误差应控制在

3mm 。

6 主桥施工测量控制

（1）平面控制 主桥是斜拉桥的重要组成部分之一，为保证主桥与索塔之间的相对位置关系，主桥 的施工测量控制必须以索塔的施工测量为依据，以顺桥向索塔的中心线为钢梁的中心线 方向（桥轴线） ，横桥向塔柱中心线为主梁施工的里程起算线。为此，塔柱中心线在 号段瓶装之前，都应做清晰、永久的标记。

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的合龙，同时，也是梁体施工提供中线控制依据。

（3）主梁长度控制测量 主梁长度控制主要取决于主梁在安装阶段压缩量的计算、预制时的精度、焊缝收缩 量的估计。 施工过程中主梁长度的误差通过边墩处的合拢段长度来调整，因此，合龙长 度必须待主梁所有节段拼装完毕，根据合拢缝的实际长度并考虑合拢温度后确定。

8 支架法施工的优势

支架法施工解决了钢箱梁水陆运输不便的问题。并且缩短了钢箱梁制造工期，根据 类似工程施工经验，悬拼施工船舶定位及梁段起吊就位需要 2 天时间，并且此项工作受 大风天气影响极大，而曹妃甸又是多风地区，因此采用悬拼施工船舶定位及梁段起吊工 作就需要更长的时间，按每节段避让大风天气 1 天估算，船舶定位及梁段起吊工作耗时 1.5 个月以上。 采用支架上拼装钢梁的方式可实现塔、 梁平行作业， 梁段起吊工作不占有 效工期。此外，在起吊的安全性、阶段拼装调整、桥面板保护、桥梁线形控制以及钢箱 梁合龙等方面均有益处。

9 结语

曹妃甸工业区 1#桥钢箱梁现场组焊，克服了气候带来的不良影响，保证了焊接质量 和施工进度。运用支架法安装钢梁避免了钢梁运输不便的问题。并且在整个钢箱梁制作 与拼装中实现了零伤亡的目标。钢箱梁拼装的准确无误，保障了后续斜拉锁如锚的成功。